数据中心布线系统电磁干扰防范和抑制措施

薛 强

（江苏泓远防雷检测有限公司，江苏 宿迁 223600）

0 引 言

目前，大数据运算与人们日常生活的联系紧密，信息技术的更迭换代推动了数据中心布线系统的发展，面对日益复杂的网络环境，作为数据中心管理中最基础的中心布线系统引起技术人员重视[1]。通过研究数据中心布线系统的电磁干扰问题，提出防范和抑制措施，促进数据中心布线系统持续运行，提高数据中心高效处理水平，减少不必要的资源浪费，将电磁干扰影响降到最低。

1 电磁干扰

1.1 电磁干扰的概念

电磁干扰（Electromagnetic Interference，EI）是干扰电缆信号并降低信号完好性的电子噪音，通常由电磁辐射发生源产生，在电子产品运行过程中受到外界因素的干扰会形成额外的电压和电流，为电子设备的正常运转增加负担，加速正常电子设施日常使用的损耗进度等[2]。因此，对数据中心布线系统进行设计研究，要思考如何将电磁干扰的负面影响缩小到最小，提出电磁干扰的防范和抑制措施。

1.2 电磁干扰的发生

电磁干扰的发生主要受到自然因素和人为因素的影响。自然因素包括大气、雷电、太阳光、静电等；人为因素包括无线电发射设施、雷达、其他电力装置、电网、工业设施以及移动电台等。调制无隔离变压器的不间断电源（Uninterruptible Power Supply，UPS）、变频器或者逆变电源时，带来过量电磁能量进入电路，形成电磁干扰。同时，架空线路或UPS外接电源的空间缆线感应电缆，将额外的电磁能量进入电路，形成电磁干扰。另外，电源的各式零散电线与地下走线之间形成较大的电位差，零散电线对地下走线的电位过高而形成额外电磁能量进入电路，从而出现电磁干扰。由电磁干扰发生情景的剖析归纳可知，传导电磁干扰源、敏感部件与耦合途径是形成电磁干扰的必备元素。在电磁场的基本理论中提到数据中心布线系统的运转，在返回途径的作用下，数据中心布线系统形成闭合的电流环路闭环。以磁场及辐射磁场的波及范围来看，射频电流与数据中心布线系统存在一定的间距，无法实现100%的磁通耦合，从而发生电磁干扰[3]。

1.3 电磁干扰的传导

电源零散电线与地下走线彼此交替呼应，通过电源网络传导到下一单元承接处理。数据中心布线系统的传导途径是利用电网电源干扰其他本不相干的设施装置，使供电电源出现过压、掉电、浪涌以及跌落等不正常的运转现象，影响更多电子设施的正常运转，其输出端也会对自身输出端设施的电机以及传导途径的铜缆等造成损害，降低数据中心的运转效率。

2 数据中心布线系统的基本要求

2.1 建筑信息模型技术运用

建筑信息模型（Building Information Modeling，BIM）技术可以将传统烦琐的平面2D施工图纸转为可视化、直观便捷的3D施工模型。在这种3D视图中可以更好地设计安排数据中心布线系统的设计表达，使布线效率更高，减去不必要的过程，让管理人员可以更快速直观地了解到数据中心布线系统的功能与构造空间设计。

2.2 机柜布置

数据中心的布线系统实际上涉及其他电子设施的互相联系以及与操作人员的交互。依据正确的机柜布置方法为整个数据中心的操作人员带来便利又高效的布线安排。同时，要注意各项机柜后期发展的移动，为整个数据中心后续发展留足空间[4]。在合理供电技术的基础上，数据中心的布线系统对整个数据中心的运行效率与算法稳定度造成了影响。从宏观规划配线角度来看，数据中心布线系统大致可以分为总配线区（Main Distribution Area，MDA）、水平配线区（Horizontal Distribution Area，HDA）、区域配线区（Zone Distribution Area，ZDA）、设施配线区（Equipment Distribution Area，EDA）等部分。其中：MDA负责骨干线缆、LAN/SAN交换机、路由器、配线架等的安放；HDA特别担任配线架以及LAN/SAN/KVM交换机的安放；ZDA担任EDA与HAD之间衔接区域过线盒/整合点的安放；EDA担任机柜、机架、出线盒以及其他设施的安放。就主干系统的建设来看，采纳多模或者单模光缆、铜缆双绞线承接布线，能够起到彼此备份的作用。目前，社会对于智能化数据中心的需求越来越大。传统的数据中心发展还未完全，形态简易，各方面修理维护也较为简单。随着数据中心的不断发展，对于修理维护的要求也愈发苛刻起来，这需要从布线的格局开始尽量考虑到基础的需求以及后续发展需要，建立1个智能化的数据中心。

2.3 桥架布置

数据中心通常都采纳上走线的形式，在各大电子设施上方设置强弱电电缆桥架以及光缆桥架。桥架的布置也决定了整个布线系统的大体框架，布线系统的框架落实到桥架上，也有不同的电缆要求。弱电电缆桥架需要使用金属网格式桥架，而强电电缆则需要使用托盘式桥架，大体外观上与弱电桥架无太大差别。但将桥架联合起来与传统的布线桥架相比，具有高效便捷、扩容灵活、管理统一的特点。同时，根据现场具体情况进行细节调整，从实际情况出发，考虑好总体数据中心的制冷以及散热运转程序，在桥架上设置2层不同路电源线，方便随时增加缆线施工，统一位置与弧度承接统一管理也可以运用桥架达到更美观的效果，分别设置光缆和电缆桥架。

2.4 缆线敷设

重点的缆线敷设便是整个布线系统所需要做到最细致的地方建议采纳星型构造模块化布线形式，联动各条电路敷设的缆线以及各个区域的配线桥架，分层堆叠。同时，可以使用理线器承接理线固定，由主配线延伸出其他的子配线，考虑交叉、拐弯、下线以及成端等部位的走线形式，间隔固定，保持一致。

2.5 接地网格

根据数据中心布线系统的美观要求，对接地网格承接设计。具体而言，传统的做法更提倡以具有防静电功能的地板下接地铜条形成接地网格，保障接地的各个点位覆盖好所需要的地方，同时为上方敷设与接地网格联合1圈接地铜条方便桥架接入地下综合体。

3 防范和抑制措施

3.1 管理层面

管理层面对人员的管理要做到知识方面的贯彻，关于各方面数据中心操作项目的操作人员的操作知识应有较高要求，尽量缩小人为因素对数据中心布线系统的电磁干扰，从而起到初步防范和抑制的作用。管理层面关于项目的管理更要依据各项管理指标以及管理办法，结合实际，做到细化、量化相关技术标准，建立起全过程、全方位、全覆盖的精准布线。

3.2 金属屏蔽

电磁干扰情况的抑制数据中心的正常运转具有重要意义，而屏蔽设计是通过空间传播电磁干扰的有效抑制手段。例如，磁场屏蔽与电场屏蔽等形式是采纳屏蔽设计抑制数据中心中电磁干扰的有效形式。应根据当下实际情况，选择出适合的电磁干扰防范和抑制措施。采纳磁场屏蔽形式抑制数据中心中的电磁干扰情况，需要在数据中心的布线系统中，运用厚厚的屏蔽体以及高导磁材料对印制电磁板中屏蔽体的磁阻予以减小。同时，可以使用双层磁屏蔽体这一构造对强电电缆承接抑制，达到屏蔽强电场的目的。此外，屏蔽体与被屏蔽体之间拉开间隔，最终达到抑制数据中心中电磁干扰的目的[5]。电场屏蔽是抑制数据中心中电磁干扰情况的重要屏蔽形式，而采用电场屏蔽承接电磁干扰抑制时，可对屏蔽板的材料与形状承接优化，运用金属板、金属网以及金属盒等金属材料将电磁场抑制在一定范围的空间内，将电磁场减弱到一定数量级，让屏蔽金属板与受维护设施尽可能贴近，或是使用带缝隙的屏蔽罩与全封装的金属盒，从而实现对数据中心中电磁干扰的有效抑制。

3.3 接地设计

在数据中心布线系统设计中，经常使用的设计有维护接地、运转接地、防雷接地、屏蔽接地以及防静电接地等，正确的接地设计是防范和抑制数据中心布线系统电磁干扰的重点之一。良好的接地措施可以缓解瞬变的电流电压来达到减少电磁干扰、抑制电磁干扰的目的。在使用接地设计对数据中心中电磁干扰承接抑制时，认为可以使用2层底层设计超越25 MHz的数据中心布线系统，借助多点接地抑制数据中心中的电磁干扰。由接地线的线路设计来做到减少电磁干扰的幅度，也减少电磁干扰对于整个数据中心运作的负面影响[6]。或者是围绕单独的点位进行线路设计，发挥地线的维护功能，在整体电场的电容切换时推入可变的调频信号层，远离输出信号的走线区域，从而达到有效抑。

3.4 抑制的目的

抑制电磁干扰是数据中心的关键性内容，对数据中心布线系统运转的正常性与可靠性有着较大影响。综合剖析数据中心中电磁干扰的形成原因，从数据中心布线系统中屏蔽、滤波与接地等多方面承接优化设计，加强对数据中心中电磁干扰的抑制，从而保障数据中心布线系统的电磁稳定、高效运转。

4 结 论

综上所述，在数据中心布线系统的发展进程中，各种电磁干扰日益严重，已经引起人们关注，面对众多因素对数据中心的影响，需要结合实际情况，从引起电磁干扰的原因出发，广泛应用电磁干扰防范和抑制措施，达到数据中心布线系统运行的预期效果。